青岛机器人技术应用比赛规程.docx
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青岛机器人技术应用比赛规程.docx
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青岛机器人技术应用比赛规程
2017年青岛市中等职业学校职业技能大赛
“机器人技术应用”赛项规程
一、赛项名称
赛项名称:
机器人技术应用
英语翻译:
RobotTechnologiesApplication
赛项组别:
中职组
赛项归属产业:
先进制造、机器人、新兴技术
二、赛项形式
“机器人技术应用(中职组)”赛项包括两个模块:
“工业机器人技术应用(模块一)”和“工业机器人设备装调(模块二)”。
两个模块单独组队参赛,每个参赛学校每个模块参赛选手不超过2队,每个模块单独计算成绩与获奖比例。
模块一工业机器人技术应用
一、竞赛内容
“工业机器人技术应用”模块的竞赛内容围绕工业机器人及其系统的安装维护、操作调试、编程应用等内容,主要考察选手机电通用设备的机械及电气安装调试能力、工业机器人本体的基础操作和编程调试能力、利用计算机辅助软件对特殊应用工艺的简化编程及仿真能力、工业机器人结合PLC、视觉检测的综合应用及系统联调能力,同时在实操过程中运用专业知识均衡功能实现、动作效率、成本控制的综合能力,强化选手的安全和环保意识。
竞赛内容为以工业机器人为核心,实现对电子产品的芯片分拣、装配、检测过程,电子产品由PCB板、异形芯片、盖板组成。
为提高
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产品复用性和操作趣味性,突出工业机器人及周边设备的操作过程,弱化不必要的工艺细节要求,电磁产品采用模拟化设计,PCB板采用真实电路板切割制作,安装在方形的黑色塑料底板上,异形芯片则采用不用形状、不同颜色的塑料板代替,盖板为透明塑料覆盖平板,可通过四角螺丝与底板固定。
该赛项采用团体比赛方式进行,两名参赛选手互相配合,协作完成竞赛任务。
各参赛队按照竞赛任务书的要求,在持续不间断的4小时内完成以下工作任务。
【任务一机械及电气安装调试(20%)】
根据任务书要求,参考相应的图纸及技术标准,利用所提供的元器件和零件,合理选择拆装工具,完成竞赛设备的机械及电气安装操作,达到任务书规定的功能要求,可通过触摸屏完成功能测试。
【任务二工业机器人维护及操作(10%)】
根据任务书要求,参考相应的图纸及技术标准,完成工业机器人初始工作状态和正常工作所需关键程序数据的设定调整,结合工业机器人系统相关提示信息,分析判断产生该现象的原因,合理选择部件和工具,确定适合的解决方案,完成对工业机器人的日常维护及操作,确保工业机器人系统运行正常,精度满足应用要求。
【任务三外壳涂胶及产品码垛(15%)】
根据任务书要求,参考相应的图纸及技术标准,利用示教器或离线编程软件以及竞赛现场提供的参考资料,完成对工业机器人的程序编制,形成符合要求的工程文件、完成涂胶及码垛工作的仿真运行,将离线编程形成的工程文件导入示教器,现场配合涂胶工具、夹爪工具和周边设备,按指定要求分别完成涂胶工艺和码垛工艺过程。
【任务四异形芯片分拣和安装(20%)】
.
.
根据任务书要求,参考相应的图纸及技术标准,利用示教器或离线编程软件,完成对工业机器人的程序编程,配合吸盘工具、锁螺丝工具和周边设备,按指定要求分别完成分拣芯片并安装、盖板拾取和装配、螺丝锁固等工艺过程。
【任务五PLC编程、视觉设置及系统联调(25%)】
根据任务书要求,参考相应的图纸及技术标准,对PLC进行编程实现对安装检测单元的控制,对视觉检测组件设置实现对异形芯片的颜色、轮廓、尺寸等特征参数的识别和输出,最终系统进行联调操作,使其流畅自动完成所有工艺过程。
【任务六职业素养(10%)】
在竞赛过程中,从参赛选手的安全防护、设备操作的规范性、装配耗材使用的合理性、专用工具及量具的操作及安全生产的认识程度等方面对参赛选手进行综合评价。
二、竞赛方式
(一)竞赛采用团体赛方式,不计选手个人成绩,统计参赛队的总成绩进行排序。
(二)竞赛队伍组成:
每支参赛队由2名比赛选手组成,参赛选手须是中等职业院校2017年度在籍学生,性别和年级不限,不得跨校组队。
每支参赛队不超过2名指导教师。
(三)竞赛采取多场次进行,由赛项执委会按照竞赛流程组织各领队参加公开抽签,确定各队参赛场次。
参赛队按照抽签确定的参赛时段分批次进入比赛场地参赛。
(四)赛场的赛位统一编制赛位号,参赛队比赛前60分钟到赛项指定地点接受检录,进场前30分钟抽签决定赛位号,抽签结束后,随即按照抽取的赛位号进场,然后在对应的赛位上完成竞赛规定的赛.
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项任务。
三、竞赛试题
1.竞赛试题采用公开样题的方式。
赛前20天在市赛网络信息发布平台上公布竞赛样题,建立3—5套试题作为竞赛题库。
2.在赛前1个月左右举行赛前说明会,对竞赛题型、结构、考点、评分、注意事项等进行说明和答疑。
3.竞赛试题由赛项执委会指定专人在监督人员的监督下,从竞赛题库中随机抽取。
四、竞赛规则
(一)参赛资格
1.参赛选手须为中等学校全日制在籍学生,或五年制高等学校一至三年级(含三年级)全日制在籍学生。
2.参赛选手性别不限,年龄不超过21周岁,年龄计算的截止时间以2017年10月31日为准。
3.凡在往届全国职业院校技能大赛中获一等奖的选手,不能再参加此次同一项目同一组别的赛项。
(二)赛前准备
1.熟悉场地:
比赛日前一天下午16:
30-17:
00开放赛场,熟悉场地。
2.领队会议:
比赛日前一天下午16:
00-16:
30召开领队会议,由各参赛队伍的领队和指导教师参加,会议讲解竞赛注意事项。
3.抽签仪式:
领队会议上确定场次抽签,比赛前60分钟内完成选手检录(一次加密)和赛位抽签(二次加密)。
(三)正式比赛
1.选手须按照程序提交比赛结果(任务书),在比赛赛位的计算.
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机规定文件夹内存储比赛文档,配合裁判做好赛场情况记录,并签字确认。
2.裁判长发布比赛结束指令后所有未完成任务参赛选手立即停止操作,按要求清理赛位,不得以任何理由拖延竞赛时间。
五、技术平台
“工业机器人技术应用”模块竞赛平台采用北京华航唯实机器人科技有限公司提供的CHL-DS-01型工业机器人PCB异形插件工作站(以下简称工作站),如1所示,整体尺寸2200mm×1350mm×1500mm(长宽高),采用工作台设计方式,底部配有万向脚轮,方便随时移动和布置安装,不会损伤竞赛场地地面。
图1CHL-DS-01型工业机器人PCB异形插件工作站
工作站以桌面式关节型六轴串联工业机器人为核心,在操作平台的四周合理分布有4种不同工艺应用的机器人工具、涂胶模块、搬运码垛模块、异形芯片原料单元、异形芯片装配单元、视觉检测及光源组件、螺丝供料组件、总控系统及操作面板等。
工业机器人系统集成了离线编程技术,软件不仅包含硬件平台的三维模型资源,还大大简化了涂胶及搬运码垛工艺实现的编程过程、提高轨迹复现精度、避免.
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发生碰撞干涉。
系统融合了工业机器人维护及操作、系统安装及调试、现场示教编程及调试、离线编程及应用等竞赛任务,以3C行业最典型的异形芯片插件工艺过程为任务主线,如3所示,包含了涂胶工艺、搬运码垛工艺、分拣工艺、装配工艺等工业机器人最典型应用,不仅满足了职业院校不同专业学生针对工业机器人的操作和编程的教学需求,完全来源于工业应用现场的特征也使该工作站更加适合于作为职业技能竞赛平台。
PCB电子产品板图2
图3电子产品异形芯片
工作站为方便教学和竞赛使用,在平台上布置了智能摄像头,通过互联网技术可将设备的实时操作过程在大尺寸教学终端中进行展示,避免了集中式教学学生围观又无法切实看清教师操作过程的问.
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题,使教师可以对学生的操作流程实时点评,提高教学指导效果,同时对操作过程做到可追溯,为竞赛过程中争议事件提供佐证材料,也可以在竞赛过程中实现直播提高观赏度。
工作站采用ABBIRB120桌面式工业机器人作为核心设备,如图4所示,小巧灵活特性使其广泛应用于3C、电子、食品等行业,同时较小的工作半径和额定负载,在保证功能实现效果的前提下,确保教学和竞赛安全,防止发生人员意外伤害。
图4ABBIRB120型工业机器人
机器人工具根据所实现的工艺不同,分为涂胶工具、夹爪工具、吸盘工具和锁螺丝工具,通过机器人工具快换系统实现机器人对不同工艺工具的快速更换,同时保证工具更换后的位置精度。
涂胶模块是将工业机器人对产品装配前的涂胶工艺进行功能抽象化,工业机器人抓持涂胶工具沿具有弧形曲面的面板上合理布置不同产品外轮廓轨迹上模拟工艺过程,如图5所示,保证工艺真实性同时增加教学可行性和趣味性。
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图5涂胶模块轨迹图
搬运码垛模块是将工业机器人对产品搬运码垛工艺进行功能抽象化,工业机器人抓持夹爪工具将已完成生产的方形产品由原料台按照要求搬运码垛到指定位置,如图6所示,教学和竞赛时对码垛形式和包装盒的位置姿态都做出要求,增加编程难度。
6图码垛模块包装盒原料台异形芯片原料单元用于存放异形芯片,异形芯片装配单元提供多个装配工位,如图7所示,分别指代不同产品,对芯片种类、数量的要求不一,需要工业机器人根据要求从异形芯片原料单元中选取所需的芯片后放置到指定位置,在完成所有芯片的安装后,为产品安放盖板并锁紧固定螺丝。
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异形芯片装配单元及原料单元图7
视觉检测及光源组件可以对工业机器人所选取的芯片颜色、形状、位置等信息进行检测和提取,如图8所示,并将检测结果传输给工业机器人,以辅助其完成后续动作。
图8视觉检测组件
离线编程软件选用RobotArt竞赛版软件,集成了计算机三维实体显示、系统仿真、智能轨迹优化、运动控制代码生成等核心技术,使得工业机器人获得了更加强大的“大脑”,可以轻松应对复杂轨迹的高精度生成和复现,在计算机上完成轨迹设计、规划、运动仿真、碰撞检查、姿态优化,最后直接生成工业机器人控制器所需的执行运动代码,同时还提供了方便的轨迹整体优化、工艺过程设计和空间校准算法,缩短了工业机器人的停机调试时间,为工业机器人实现更广泛的应用提供技术支撑。
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表1赛项竞赛平台CHL-DS-01参数规格
序号组件名称规格型号数量详细技术参数
1)额定负载:
3kg
2)工作范围:
580mmABBIRB1台1
工业机器人3)120
重复定位精度:
0.01mm
4)本体重量:
25kg
1)正版软件,可提供持续的中文技术支持服务、软件可使用所有功能模块;
2)包含与硬件平台完成一致的三维模型环境
4)采用通用3D技术,与CAD教学衔接,支持3D
CAD系统的模型文件导入,可通过三维球功能对模型进行平移、旋转操作
5)轨迹生成基于CAD数据,简化轨迹生成过程,提高精度,可利用实体模型、曲面或曲线直接生成RobotArt离线编程软1节点运动轨迹2
竞赛版件6)包含丰富的轨迹调整优化工具包,如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限功能
7)包含涂胶和码垛工艺包,可以方便的完成复杂轨迹涂胶和物料的码垛拆垛工序编程
8)支持工具快换功能可以方便的仿真并输出业机器人对工具快换系统的操作扩展工业机器应用范围使工业机器人可以在涂胶工具和夹爪具间自由切
1)工具快换系统机器人手臂安装有法兰端快模块可实现不同工具间无需人为干涉自动完成
2)胶枪工具含有工具端快换模块与法兰端快模块配套可以配合轨迹图纸实现模拟零件外壳2
快换工定胶的轨迹编程实
3)夹爪工具含有工具端快换模块与法兰端快模块配套,可稳固抓取搬运码垛物
4)吸盘工具含有工具端快换模块与法兰端快模块配套可稳固抓取各种形状的芯片零件及盖
5)锁螺丝工具含有工具端快换模块与法兰端快.
.
换模块配套440mm1)3D50mm轨迹路径包含圆形、三角形、复杂轮廓和样条2)曲线,以及不同位置、不同指向的基准坐标系套定制13
涂胶单元3)提供工具可以随意固定在4)包含1)原料台由铝型材配合不锈钢导槽构成码垛台由台面和支撑构成,台面为2)足多种形式的码垛1套4
码垛单元定制3)包含模拟物料,材质形设计方便夹爪夹持视觉检测采用1)OMRON×1200FH-L550/视觉检测单提供环形光源2)15
套OMRON元3)视觉检测结果和采集图像信息通过FZ-SC2M示器即时显示,安装检测单元内含1)可与工业机器人配合完成位,及检测功能,支撑2)装配检测单安装检测工位分为底板、6
定制1套安装平台安装在双列线性滑轨上3)元检测支架升降由气动驱动,4)
起底板安装有红、绿两色指示灯,用于在检测完5)成后提示安装是否有误、芯片是否有缺陷1)包含送料系统和分配系统,排序并输送分配到电动锁螺丝工具上螺丝供料单套7
定制1元外形尺寸2)3)输送速度
的拱形面
轨迹图板尺寸
,彩色检测
2
参数标定用尖锥,材质不锈钢,
TCP
张轨迹图纸
3D
轨迹图板的任何位置
4360mm0.5s/
拍照检测,250mm
,数量PVC个功能相同的装配检测工4安装平台和检测支架×
方便视觉检测参数调整和状态监控个工位的安装由铝型材搭建的框架
CCD×颗
,具有半250m,可PO个,采用160有效像素英寸1异形芯片的安PC可在检测过程中可通过管道将螺160mm.
.
8
原料料库定制电子产品9定制PCB电路板10
操控面板总控系统11
1)
单层共
4
个料区,
可分别用于存放异形芯片零
电PCB
整体弧形设计,内圆半径
件、盖板和
PCB
电路板
1
套
2)抓取物料
500mm
,方便机器人
电路板由异形芯片零件、
1)电子产品
PCB
异形芯片零件,包括圆形、小矩形、大矩形、
路板和盖板组成,
PCB
电路板和盖板由螺丝紧固
2)
方形等不同形状和不同颜色的芯片,用以代表
CPU、集成电路、电阻、电容、三极管等元件
5
套
3)
PCB
电路板,上绘制了模拟电路线路图,留有
停止、
6,排气量
个模块扩展,方便升级
模式控制和急停按钮,可模拟不同情况下的故
每个
PCB
代表不同电
电路板的
不同异形芯片零件的安装位置,
线路图和芯片零件安装位置都不相同,
子产品,四角提供螺钉孔
4)
盖板,外壳雕刻文字代表不同电子产品,四角
SIEMENSS7-200
提供螺钉孔
11
套套
1)
提供工作站启动、
可实现对设备运行操作
定制Smart
2)3)障4)以方便完成电气接线及调试训练5)器为1)模块化设计,支持最多2)含滤波、短路保险等安全机制3)器4)存储在扩展存储卡中5)知名品牌气路控制元件和真空元件
提供故障及设备运行状态指示灯提供多个故障设置点,提供多个电路信号及气路信号的快接插口,包含工业7采用高性能电气控制元件采用国际知名品牌优质产品,工作台正面提供运行安全装置,操作过程可通过摄像头采集记录,供气系统功率
英寸
TFT
HMI
PLC
触摸屏作为人机交互接口,
实现集成控制,600W
可
显示
国际知名品牌,
118L/min
采用光栅传感
监控信息可
,配套
包
.
.
12
工作台架定制定制13
配套工具
1)
铝合金框架,有机玻璃门,碳钢钣金侧板及底
700mm
1350mm×2200mm×2100mmT型槽,台面尺寸20mm,厚度方便移动和1
板,正面和背面可打开存放设备及物品
2)3)
整体尺寸
安装台面为铝合金
1
台
1100mm
×
底部安装有万向脚轮和固定支撑,
4)
个、斜口钳11
固定工具箱把、把、1钳PLC盘
1
套
17mm/19mm5.5mm把、剥线钳编程线个
个、内六角扳手
1
套、
250mm
活动扳手
开口扳手
1
把、
13mm
开口扳手
开口扳手
1
把、螺丝刀
1
套、
米卷尺5
1
把、
Y
型端子钳
1
把、裸端型端子
1
把、美工刀
1
把、万用表1
1根、触摸屏编程线
根、程序拷贝
个U成绩评定六、
)评分方法(一全面负责赛项的裁裁判组负责成绩评定工作,设裁判长一名,1.判和管理工作。
所有评分材料须由相应评评分方法分为过程评分和结果评分,2.分裁判签字和裁判长确认。
)过程评分是比赛过程中部分比赛任务和职业素养的评分,1(现场裁判根据参赛队伍(选手)完成质量和记录数据等,对照评分表即时判分。
)过程评分是评分裁判对参赛队伍完成的竞赛任务,依据赛2(由评分裁判和裁判长评分裁判按评分项分组打分,项评价标准判分。
签字确认。
.
.
模块二工业机器人设备装调
竞赛方式与内容一、
(一)竞赛方式
(1)竞赛以团队方式进行,每支参赛队由3名比赛选手组成,3名选手须为同校在籍学生,其中队长1名,性别不限,每队可配2名指导教师。
(2)本次竞赛采取多场次进行,由赛项执委会按照竞赛日程表组织各领队参加公开抽签,确定各队参赛场次。
参赛队按照抽签确定的参赛时段分批次进入比赛场地参
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